นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรได้ทดสอบต้นแบบบอลลูนวีนัสในทะเลทรายแบล็กร็อคของรัฐเนวาดาในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2565 ยานพาหนะที่ลดขนาดลงสามารถบินทดสอบเบื้องต้นได้สำเร็จ 2 เที่ยว

ด้วยความร้อนแรงและความกดดันอันท่วมท้น พื้นผิวของดาวศุกร์จึงไม่เป็นมิตรและไม่อาจให้อภัยได้ ในความเป็นจริง ยานสำรวจที่ลงจอดที่นั่นใช้เวลามากที่สุดเพียงไม่กี่ชั่วโมงเท่านั้น แต่อาจมีวิธีอื่นในการสำรวจโลกที่อันตรายและน่าหลงใหลนี้นอกเหนือจากวงโคจรที่โคจรรอบดวงอาทิตย์เพียงไม่กี่ก้าวจากโลก นั่นก็คือบอลลูน ห้องปฏิบัติการขับเคลื่อนด้วยไอพ่น (JPL) ของ NASA ในเมืองพาซาดีนา รัฐแคลิฟอร์เนีย รายงานเมื่อวันที่ 10 ตุลาคม 2565 ว่าบอลลูนหุ่นยนต์ทางอากาศ ซึ่งเป็นหนึ่งในแนวคิดหุ่นยนต์ทางอากาศของบริษัท ประสบความสำเร็จในการบินทดสอบ 2 ครั้งเหนือเนวาดา

นักวิจัยได้ใช้ต้นแบบการทดสอบ ซึ่งเป็นบอลลูนที่หดตัวลงซึ่งจริงๆ แล้ววันหนึ่งสามารถลอยผ่านเมฆหนาทึบของดาวศุกร์ได้

ทดสอบบินต้นแบบบอลลูนวีนัสครั้งแรก

Venus Aerobot ที่วางแผนไว้มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 12 เมตร หรือประมาณ 2/3 ของขนาดต้นแบบ

ทีมนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรจาก JPL และ Near Space Corporation ในเมืองติลลามุก รัฐโอเรกอน ได้ทำการทดสอบการบิน ความสำเร็จของพวกเขาชี้ให้เห็นว่าบอลลูนดาวศุกร์น่าจะสามารถอยู่รอดได้ในบรรยากาศที่หนาแน่นของโลกข้างเคียงนี้ บนดาวศุกร์ บอลลูนจะบินที่ระดับความสูง 55 กิโลเมตรเหนือพื้นผิว เพื่อให้ตรงกับอุณหภูมิและความหนาแน่นของบรรยากาศของดาวศุกร์ในการทดสอบ ทีมงานจึงยกบอลลูนทดสอบขึ้นไปที่ระดับความสูง 1 กม.

บอลลูนจะทำงานตามที่ได้รับการออกแบบในทุกด้าน Jacob Izraelevitz หัวหน้านักวิจัยของ JPL Flight Test ผู้เชี่ยวชาญด้านวิทยาการหุ่นยนต์กล่าวว่า "เรารู้สึกยินดีเป็นอย่างยิ่งกับประสิทธิภาพของต้นแบบนี้ มันเปิดตัว สาธิตการควบคุมระดับความสูง และเราก็กลับมาอยู่ในสภาพที่ดีอีกครั้งหลังจากทั้งสองเที่ยวบิน เราได้บันทึกข้อมูลมากมายจากเที่ยวบินเหล่านี้ และหวังว่าจะใช้ข้อมูลดังกล่าวเพื่อปรับปรุงแบบจำลองการจำลองของเรา ก่อนที่จะสำรวจดาวเคราะห์ดวงเดียวกันของเรา

Paul Byrne จากมหาวิทยาลัยวอชิงตันในเมืองเซนต์หลุยส์และผู้ทำงานร่วมกันด้านวิทยาการหุ่นยนต์และอวกาศกล่าวเสริมว่า "ความสำเร็จของเที่ยวบินทดสอบเหล่านี้มีความหมายต่อเรามาก เราได้สาธิตเทคโนโลยีที่จำเป็นในการตรวจสอบเมฆดาวศุกร์ได้สำเร็จแล้ว การทดสอบเหล่านี้เป็นรากฐานสำหรับวิธีที่เราสามารถเปิดใช้งานการสำรวจด้วยหุ่นยนต์ในระยะยาวบนพื้นผิวนรกของดาวศุกร์ได้

ท่องเที่ยวในสายลมวีนัส

แล้วทำไมต้องลูกโป่งล่ะ? NASA ต้องการศึกษาบริเวณบรรยากาศของดาวศุกร์ซึ่งต่ำเกินกว่าที่ยานอวกาศจะวิเคราะห์ได้ ลูกโป่งสามารถลอยอยู่ในสายลมได้เป็นเวลาหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน แตกต่างจากเครื่องบินลงจอดซึ่งจะระเบิดภายในไม่กี่ชั่วโมง โดยลอยจากตะวันออกไปตะวันตก บอลลูนยังสามารถเปลี่ยนระดับความสูงได้ระหว่าง 171,000 ถึง 203,000 ฟุต (52 ถึง 62 กิโลเมตร) เหนือพื้นผิว

อย่างไรก็ตาม หุ่นยนต์บินไม่ได้อยู่เพียงลำพัง มันทำงานร่วมกับยานอวกาศเหนือชั้นบรรยากาศดาวศุกร์ นอกเหนือจากการทำการทดลองทางวิทยาศาสตร์แล้ว บอลลูนยังทำหน้าที่เป็นตัวถ่ายทอดการสื่อสารกับยานอวกาศอีกด้วย

ลูกโป่งในลูกโป่ง

โดยพื้นฐานแล้วต้นแบบนั้นเป็น "บอลลูนภายในบอลลูน" นักวิจัยกล่าว กดดันฮีเลียมเติมอ่างเก็บน้ำภายในที่แข็งแกร่ง ในขณะเดียวกัน บอลลูนฮีเลียมด้านนอกที่ยืดหยุ่นสามารถขยายและหดตัวได้ ลูกโป่งยังสามารถลอยสูงขึ้นหรือต่ำลงได้ มันทำสิ่งนี้ด้วยความช่วยเหลือของฮีเลียมช่องระบายอากาศ หากทีมภารกิจต้องการยกบอลลูน พวกเขาจะระบายฮีเลียมจากอ่างเก็บน้ำด้านในไปยังบอลลูนด้านนอก เพื่อนำบอลลูนกลับเข้าที่ฮีเลียมถูกระบายกลับเข้าสู่อ่างเก็บน้ำ ส่งผลให้บอลลูนชั้นนอกหดตัวและสูญเสียการลอยตัวบางส่วน

สภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

ที่ระดับความสูงตามแผน 55 กิโลเมตร เหนือพื้นผิวดาวศุกร์ อุณหภูมิไม่เลวร้ายเท่าที่ควร และความกดอากาศก็ไม่รุนแรงเท่าที่ควร แต่ชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ส่วนนี้ยังคงค่อนข้างรุนแรง เนื่องจากเมฆเต็มไปด้วยหยดกรดซัลฟิวริก เพื่อช่วยทนต่อสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน วิศวกรจึงสร้างบอลลูนจากวัสดุหลายชั้น วัสดุนี้มีการเคลือบทนกรด การเคลือบโลหะเพื่อลดความร้อนจากแสงอาทิตย์ และชั้นในที่ยังคงแข็งแรงพอที่จะพกพาเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ แม้แต่ซีลก็ทนกรดได้ การทดสอบการบินแสดงให้เห็นว่าวัสดุและโครงสร้างของบอลลูนควรใช้ได้กับดาวศุกร์ด้วย วัสดุที่ใช้เพื่อความอยู่รอดของดาวศุกร์ถือเป็นเรื่องท้าทายในการผลิต และความทนทานในการจัดการที่เราแสดงให้เห็นในการปล่อยและการคืนสภาพที่เนวาดาทำให้เรามั่นใจในความน่าเชื่อถือของลูกโป่งของเราบนดาวศุกร์

เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรบางคนเสนอให้ใช้บอลลูนเพื่อสำรวจดาวศุกร์ สิ่งนี้อาจกลายเป็นความจริงในไม่ช้า ภาพโดย NASA

วิทยาศาสตร์ในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์

นักวิทยาศาสตร์ติดลูกโป่งเพื่อการสืบสวนทางวิทยาศาสตร์ต่างๆ ซึ่งรวมถึงการมองหาคลื่นเสียงในชั้นบรรยากาศที่เกิดจากแผ่นดินไหวที่ดาวศุกร์ การวิเคราะห์ที่น่าตื่นเต้นที่สุดบางส่วนก็คือองค์ประกอบของบรรยากาศนั่นเองคาร์บอนไดออกไซด์สร้างบรรยากาศส่วนใหญ่ของดาวศุกร์ ทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกที่ทำให้ดาวศุกร์กลายเป็นนรกบนผิวน้ำ การวิเคราะห์ใหม่สามารถให้เบาะแสสำคัญเกี่ยวกับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นได้ ในความเป็นจริง นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าในสมัยแรกๆ ดาวศุกร์เคยเป็นเหมือนโลกมากกว่า แล้วเกิดอะไรขึ้น?

แน่นอนว่า เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์รายงานการค้นพบฟอสฟีนในชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ในปี 2020 คำถามเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตที่เป็นไปได้ในกลุ่มเมฆของดาวศุกร์จึงฟื้นความสนใจขึ้นมาอีกครั้ง ต้นกำเนิดของฟอสฟีนยังไม่สามารถสรุปได้ และการศึกษาบางชิ้นยังคงตั้งคำถามถึงการมีอยู่ของฟอสฟีน แต่ภารกิจบอลลูนเช่นนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวิเคราะห์เมฆในเชิงลึก และอาจระบุจุลินทรีย์โดยตรงด้วยซ้ำ ภารกิจบอลลูนเช่นนี้สามารถช่วยคลี่คลายความลับที่น่าสับสนและท้าทายที่สุดได้